DE4033688A1 - Kipphebel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kipphebel, der den Hub eines Nockens auf ein Ventil überträgt und der im wesentlichen aus faserverstärktem Kunststoff besteht. Ein derartiger Kipphebel ist beispielsweise in der DE 32 43 897 C2 ge­ zeigt. Selbstverständlich fallen auch die als Schwinghe­ bel oder Schlepphebel bezeichneten Übertragungselemente unter den Begriff des Kipphebels.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen im Hinblick auf den ausgewählten Werkstoff, nämlich faserverstärkten Kunst­ stoff, optimal gestalteten Kipphebel aufzuzeigen. Zur Lö­ sung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs vorgesehen, vorteilhafte Aus- und Wei­ terbildungen beschreiben die Unteransprüche. Darüber hi­ naus wird ein vorteilhaftes Fertigungsverfahren angege­ ben.

Erfindungsgemäß besteht der Kipphebel aus einer Boden­ platte sowie zumindest einem Spannbogen, der die Endbe­ reiche der Bodenplatte miteinander verbindet. Dieser Spannbogen verleiht der Bodenplatte, an der sich letztendlich der Nocken und das Ventil ggf. unter Zwi­ schenschaltung weiterer Übertragungselemente abstützen, die erforderliche Stabilität. Gleichzeitig ist jedoch im Bereich zwischen dem Spannbogen und der Bodenplatte kein oder allenfalls nur wenig Material vorhanden, so daß ein erfindungsgemäßer Kipphebel äußerst leicht baut. Beson­ ders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die den Kunststoff verstärkenden Fasern (Kohlefasern, Glasfa­ sern, Aramid-Fasern) im wesentlichen gleichgerichtet sind, da dies dem Kipphebel eine optimale Biegesteifig­ keit verleiht (Merkmal des Anspruchs 7). Daneben können im Kunststoffmaterial aber auch einige unter einem Winkel von 30° bis 45° geneigt verlaufende Gewebelagen vorgese­ hen sein, um auch eine ausreichende Torsionssteifigkeit sicherzustellen.

Aus Symmetriegründen bei gleichzeitiger Gewichtsersparnis empfiehlt es sich, auf beiden Seiten des Kipphebels je einen Spannbogen vorzusehen. Insbesondere für einen der­ artigen Kipphebel eignet sich das im folgenden beschrie­ bene Fertigungsverfahren: Hiernach liegt der Faserverbundwerkstoff in Form eines Prepregs vor und weist dabei im wesentlichen die Kontur der Bodenplatte mit den daneben in der gleichen Ebene liegenden Spannbögen auf. Dieser Prepreg wird in den Trennfugen von Spannbögen und Bodenplatte eingeschnitten, wonach die Spannbögen in die gewünschte Form gezogen wer­ den können. Selbstverständlich muß der Kunststoff hierzu in einem verformbaren Zustand vorliegen, d. h. daß ein Thermoplast entsprechend erwärmt wird bzw. ein Duroplast noch nicht ausgehärtet ist.

Eine weitere Versteifung des Kipphebels ergibt sich mit den Merkmalen der Ansprüche 3 und 4. Danach können neben einer stabilisierenden wannenförmigen Gestaltung des Bo­ denteiles zwischen diesem sowie dem Spannbogen bzw. den Spannbögen Stützstreben vorgesehen sein, wobei diese Stützstreben auch plattenförmig gestaltet sein können und hierbei die beiden Spannbögen miteinander verbinden. Diese Stützstreben können dabei durch eine Spritzguß-Ver­ bindungstechnik angeformt werden.

Beispielsweise durch die gleiche Technik kann auch ein Kipphebellager am Spannbogen und/oder an der Bodenplatte angebunden werden. Dabei kann dieses Kipphebellager bei geeigneter Gestaltung auch die Funktion der Stützstreben übernehmen. Weiterhin wird vorgeschlagen, in die Boden­ platte Gleitelemente einzusetzen, die als Reibpartner mit einem Nocken, einem Ventil oder geeigneten Übertragungs­ elementen zusammenwirken. Diese beispielsweise kugelkopf­ artig gestalteten Gleitelemente können dabei angeklebt werden.

Das im folgenden beschriebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel dient der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemä­ ßen Kipphebel,

Fig. 2 den Schnitt A-A aus Fig. 1, sowie

Fig. 3 die Aufsicht auf ein Prepreg zur Herstellung dieses Kipphebels.

Der gezeigte Kipphebel besteht u. a. aus einer Boden­ platte 1, sowie zwei die Endbereiche 1a, 1b der Boden­ platte miteinander verbindenden Spannbögen 2. Die Boden­ platte 1 sowie die Spannbögen 2 bestehen aus faserver­ stärktem Kunststoff (CFK, GFK, AFK) und können aus einem Prepreg, wie es Fig. 3 zeigt, gefertigt werden. Dieses Prepreg wird vor dem Umformprozeß an den Trennfugen 3 zwischen der Bodenplatte 1 und den Spannbögen 2 einge­ schnitten, sowie mit Durchbrechungen 4a, 4b, 4c, deren Bedeutung später noch erläutert wird, versehen. Beim an­ schließenden Umformprozeß wird der mittlere breite Be­ reich des Prepregs, d. h. der Bereich der Bodenplatte 1 zu einer Wanne mit niedrigen Seitenwänden geformt, wie insbesondere Fig. 2 zeigt. Die beiden seitlichen Prepreg-Teile, also das Material für die Spannbögen 2, die im we­ sentlichen aus unidirektionalen Faserpaketen bestehen, werden nach oben gezogen und dabei nach innen geklappt, so daß sie mit dem Wannenrand des Bodenteiles 1 in einer Ebene liegen (vgl. ebenfalls Fig. 2).

Zwischen Spannbogen 2 und Bodenplatte 1 sind Stützstreben 5 vorgesehen. Diese Stützstreben 5 erhöhen die Steifig­ keit des Kipphebels und werden beispielsweise in einem Spritzgußprozeß angespritzt. Abweichend von der in Fig. 2 in der linken Bildhälfte dargestellten Ausführungsform können diese Stützstreben auch die beiden Spannbögen 2 miteinander verbinden. Eine derartige Funktion übernimmt jedoch auch das in der rechten Bildhälfte von Fig. 2 bruchstückhaft dargestellte Kipphebellager 6, das eben­ falls an die Bodenplatte 1 sowie die Spannbögen 2 ange­ spritzt ist und sich hierbei u. a. in der Durchbrechung 4b in der Bodenplatte 1 abstützt. Wie ersichtlich, ist das Kipphebellager 6 so ausgebildet, daß es eine herkömm­ liche Kipphebelachse aufnehmen kann.

In die weiteren Durchbrechungen 4a, 4c der Bodenplatte 1 sind Gleitelemente 7 eingesetzt und dabei beispielsweise mit der Bodenplatte 1 verklebt, mit denen dann beispiels­ weise ein Nocken oder ein Ventil in Berührung kommt. Un­ tersuchungen an einem gezeigten Kipphebel ergaben eine vorteilhafte Massenreduzierung auf 36% des Driginalbau­ teiles. Reduziert auf den Nocken ergab sich dadurch für das Trägheitsmoment eine Reduzierung auf 27% des Origi­ nalzustandes.

Claims (7)

1. Kipphebel, der den Hub eines Nockens auf ein Ventil überträgt, und der im wesentlichen aus faserver­ stärktem Kunststoff besteht, gekennzeichnet durch eine der Abstützung von Nocken und Ventil dienende Bodenplatte (1), deren Endbereiche (1a, 1b) durch zumindest einen Spannbogen (2) miteinander verbunden sind.

2. Kipphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Seiten des Kipphebels je ein Spannbogen (2) verläuft.

3. Kipphebel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (1) wan­ nenförmig ausgebildet ist.

4. Kipphebel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Stützstreben (5) zwi­ schen Bodenplatte (1) und Spannbogen (2) verlaufen.

5. Kipphebel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Spannbogen (2) und/oder an der Bodenplatte (1) ein Kipphebellager (6) angebunden ist.

6. Kipphebel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bodenplatte (1) Gleitelemente (7) als Reibpartner zum Nocken, zum Ventil oder zu Übertragungselementen eingesetzt sind.

7. Kipphebel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserorientierung im wesentlichen unidirektional ist.